钢铁企业MES的技术特点与行业应用

主要内容一、我国钢铁企业的生产特点与信息化现状二、钢铁企业MES的特征与核心地位三、钢铁企业MES的技术特点四、钢铁企业MES的行业应用五、钢铁企业MES的发展趋势一、我国钢铁企业的生产特点与信息化现状我国目前共有钢铁企业上百家.其中:年产量500万吨钢以上的企业有4家年产200万-500万吨钢的企业有11家年产50万-200万吨钢的企业有35家企业信息化建设的水平参差不齐,总体水平较低.尤其是在MES的应用上，尚处于起步阶段。上世纪八十年代开始,涌现了以宝钢为代表的大批现代化企业,大大加快了我国钢铁企业信息化建设的步伐.我国钢铁企业的生产特点与信息化现状钢铁企业具有自身的行业特点，其生产环境苛刻，生产过程中涉及各种突变和不确定性因素，对应急处理和例外处理要求极高。产品质量的好坏不光靠事后的检验，而是必须贯穿于生产的全过程中，从产品的质量设计、质量监控、质量判定到质量分析，一贯质量管理在钢铁企业应用得非常广泛。我国钢铁企业的生产特点与信息化现状其他行业的生产信息处理过程大都是由多到少，由众多的零部件组装成一个产品。钢铁行业则相反，由少到多，例如，一炉钢浇成多个坯，一块坯轧成多个材。信息处理量呈不断膨胀的趋势；针对这些信息的处理与挖掘分析对生产管理与经营决策，会起到非常重要的参考作用。我国钢铁企业的生产特点与信息化现状冶金生产的连续性，增加了计划编制的难度。中间产品或在制品大都呈高温或流动状态，前后工序紧密衔接、相互影响，各生产单元可变因素多，生产过程中各种因素的波动，因此，必须引入一体化计划的概念，对生产过程进行整体优化，以平衡物流，使生产有序地进行。我国钢铁企业的生产特点与信息化现状企业经营方式也由传统的以产定销模式，改变成按订单生产；所以，如何最大限度地满足用户的特殊加工要求，如何把握合同的进度、实现按期交货，成为钢铁企业争取客户的一个重要因素.激烈的市场竞争导致产品价格不断降低，利润空间越来越小，从而迫使企业必须增强内在素质，以降低生产成本。我国钢铁企业的生产特点与信息化现状综合以上行业特点，国内外一些先进的钢铁企业如德国的蒂森、日本的新日铁、韩国的浦项、我国的宝钢等,均采用了基于ERP/MES/PCS三层架构的整体信息化方案,并且以MES为核心．我国钢铁企业的生产特点与信息化现状家重点的调查统计，在基础自动化和过程自动化方面，整体普及程度和应用水平大大提高，但MES在冶金企业生产过程整体应用水平还很低。在应用状况最好的轧钢工序，应用率也仅有41.7%，而最差的烧结工序仅为4%，至于在整个冶金产线配置完整的MES系统并成功应用的的实例则极为有限，也只有宝钢等少数企业。我国钢铁企业的生产特点与信息化现状的研究非常广泛，并取得了积极的进展，一些软件公司开发成功了商品化的MES软件产品，如德国的SimenZ、美国的Rockwell、意大利的Danieli、韩国的Posdata、德国的PSI等等。但在我国MES产品则很少，尤其是在钢铁方面.上海宝信软件公司在国家863计划的支持下，联合国内多家大学、研究单位，开发成功了我国第一套冶金工业MES产品化软件。我国钢铁企业的生产特点与信息化现状二、钢铁企业MES的特征与核心地位最具有行业特征，不同行业MES功能差异很大，这是因为MES直接反映底层工艺设备的特点，至今世界上还没有一个适合于所有行业的MES通用产品。如果用一句话来描述MES的核心功能，就是：计划、调度加实时处理。(企业资源计划系统）整体优化的计划与设计事件触发的实时数据处理应对突发事件的实时调度生产状态的实时监控设备运转状况在制品的质量状况合同的动态跟踪故障紧急处理计划动态调整生产实绩收集在制品生产履历跟踪成本、合同信息抛帐过程数据PLC/DCS人工数据检化验数据一体化计划产品质量设计产品生产设计MES(制造执行系统）三层架构中起到承上启下的关键作用,是从企业经营战略到具体实施之间的一道桥梁，典型的钢铁企业的MES控制问题可以归结为：上下连通现场控制设备与企业管理平台，实现数据的无缝连接与信息共享；前后贯通整条产线，实现全生产过程的一体化产品与质量设计、计划与物流调度、生产控制与管理等，从而实现整个企业信息的综合集成。生产计划企业资源计划系统（ERP）制造执行系统（MES）订单要求生产结果转炉PCS系统…………生产实绩热轧PCS系统冷轧PCS系统…………MES在钢铁企业信息系统中的地位三、钢铁企业MES的技术特点的应用功能架构模型质量设计和生产设计结果合同管理作业计划管理质量管理质量标准信息质量设计生产计划指令计划执行情况检化验指令能源/辅材消耗数据物料管理物料信息检化验实绩质量判定库区管理工序成本收集设备运转状况管理生产标准信息设备运转信息库位实绩物料转用/充当数据统计物料信息出库实绩生产实绩实绩信息准发信息数据传送管理出厂实绩出厂计划订单执行实绩订单信息用户基本信息配辊数据换辊实绩制造执行系统MES发货管理成本信息成本信息设备状况及轧辊信息数据传送管理系统管理订单执行实绩订单信息用户基本信息出厂实绩出厂计划ERP成本信息检化验实绩生产实绩检化验指令生产标准信息生产计划指令能源/辅材消耗数据设备运转信息配辊数据换辊实绩PCS采购管理销售管理出厂管理运输管理成本管理财务管理设备管理原料管理人事管理过程控制计算机（铁水预处理、转炉、精炼、连铸、热轧、冷轧、涂镀、精整）检化验计算机具有本行业特有的技术特点，主要包括：1）、较强的一体化计划编制技术2）、适应柔性生产的动态优化调度技术3）、满足敏捷制造的实时处理技术4）、完善的产品规范和冶金规范体系5）、面向决策和操作的全面质量管理技术6）、实时动态的合同执行进程跟踪管理技术）、较强的一体化计划编制技术炼钢-连铸-热轧一体化作业计划编制技术是冶金工业MES的关键技术，也是目前美国、欧洲、日本等发达国家钢铁企业和工业自动化领域的一个前沿研究领域。切实可行的一体化解决方案仍然是各国研究的重点。在钢铁企业ＭＥＳ中加入一体化计划编制技术，对提高我国钢铁企业整体生产组织的水平，实现钢铁生产的物流平衡、资源平衡、时间平衡，提高设备利用率和效益等等，具有重要的意义。炼钢-连铸—热轧一体化作业计划编制技术板坯浇注计划与轧制计划的匹配板坯宽度轧制顺序板坯浇注顺序）、适应柔性生产的动态优化调度技术异常情况下的重组调度技术；多种工艺路线情况下，人机协同的动态生产调度技术；对各工序的生产组织动态跟踪，对现场发生的紧急情况提供操作指导等钢铁企业MES的技术特点）、满足敏捷制造的实时处理技术无论是计划调度、质量判定、物料跟踪、合同跟踪还是生产实绩收集、成本核算都由生产中发生的事件触发，进行实时抛帐和即时处理。钢铁企业MES的技术特点）、完善的产品规范和冶金规范体系用户合同产品规范最终用途用户代码冶金规范产品标准及产品极限规格尺寸公差及包装标记各类放行标准在线取样要求质保书内容规定工序指定及各工序工艺控制参数用户订货时，一旦提出明确的产品需求，通过指定具体的产品规范、最终用途，用户代码配上具体的冶金规范，就能表述该产品从材料准备、生产、检验、放行等全过程的一系列具体质量要求。质量设计钢铁企业MES的技术特点）、面向决策和操作的全面质量管理技术-按用户的订货要求来设计工艺加工方案及各工序的工艺控制、质量参数。质量设计-跟踪质量履历-自动进行质量异常报警质量跟踪-自动进行产品质量判定-质保书制作质量判定-日质量统计-质量分析报告质量分析数据库反馈计划执行检查用户订单钢铁企业MES的技术特点）、实时动态的合同执行进程跟踪管理技术合同跟踪从订单生成开始，根据生产实绩的实时合同抛帐作业，对合同各工序生产欠量及各工序通过的最晚时间进行动态平衡，实时监控合同进度，动态反映合同的库存量、封锁量、计划量、通过量，直到成品发货为止，真正实现实时动态的合同跟踪管理技术。钢铁企业MES的技术特点四、钢铁企业MES的行业应用的行业应用目前国内钢铁企业正在开展新一轮的信息化浪潮，已经完成或正在实施的MES系统多达四十多个，其中宝钢就占了一半，包括：上海宝钢股份公司、上海一钢公司、上海益昌薄板公司、宁波宝新不锈钢公司、马鞍山钢铁公司、涟源钢铁公司、上海五钢公司、邯郸钢铁公司、包头钢铁公司、吉林通钢、鞍钢新轧公司、梅钢公司、攀枝花钢铁公司、济南钢铁公司、江阴兴澄特钢公司、济南钢厂等等宝钢股份信息化系统各质检站,称量点理化检验中心过程控制系统(203个)基础自动化系统(xxxx个)MESPCS综合信息管理OA/厂务人力资源档案管理铁区管理系统企业数据仓库决策支持系统炼钢-连铸/初轧-热轧-冷轧,-钢管/高线L3系统(20个)ERPERP生产支持系统设备管理能源管理采购管理运输调度管理项目管理SYC,CYC,OGSCLTS工程设备采购管理电子商务平台宝钢在线系统过程控制系统－炼铁、炼钢、热轧、冷轧基础自动化系统MESPCS炼钢-热轧-冷轧-新轨梁L3级系统(4个)ERP整体产销系统统计系统销售管理质量管理铁区管理成本及会计管理出厂管理生产管理统计管理运输管理采购管理档案管理ERPMES涟钢光纤主干网检化验系统计量系统基础自动化PCS过程控制CSP厂MES热轧板厂（CSP）：精炼-连铸-热轧-平整冷轧MES冷轧厂：1、酸洗连轧-罩式退火-平整-重卷2、酸洗连轧-热镀锌炼钢MES三炼钢厂：1、转炉-精炼-连铸2、转炉人力资源